通過上兩篇文章我們完成了對開發(fā)板的燒寫，接下來聊一下 Nand 和 iNand。為什么要聊這個呢？

我購買的開發(fā)板  Flash：支持512MB nand flash/4GB inand 可選，標配 4GB inand；它們除了結構上的不同，還跟系統(tǒng)更新有關啦，上兩篇因為我的開發(fā)板是 iNand 所以一般用的是 fastboot 更新的。而 Nand 還可以通過 read、write、erase 指令進行更新。

前面有寫過一篇 Nand 的文章，參看：S5PV210開發(fā) -- nand 詳解

一、iNand 詳解

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個人思考：

下面介紹 iNand 部分的內容，我不知道出處是何處，我網(wǎng)上搜索到 iNand 相關的知識基本都是這些。

我有點懵逼了，iNand 是 Sandisk 公司符合 eMMC 協(xié)議的一種芯片系列名稱。

可以查看  sandisk 閃迪官網(wǎng)

iNAND 嵌入式存儲解決方案適用于 e.MMC 和 e.MCP 接口，可為智能手機、平板電腦和其他移動設備提供更快的系統(tǒng)響應能力、更出色的多任務處理性能，以及更長的電池壽命。高容量、高性能的 iNAND 嵌入式閃存驅動器是向終端用戶提供領先的成像和應用性能的基礎。

而我看了有下我買的開發(fā)板處 e-MMC 芯片型號是 THGBMBG5D1KBAIT

芯片手冊下載：THGBMBG5D1KBAIL datasheet

可以查看  東芝官網(wǎng)

針對那些對大容量MLC NAND閃存感興趣的用戶，我們推薦封裝內帶有集成控制器芯片的NAND閃存產品。

在使用不帶集成控制器芯片的NAND存儲器解決方案時，用戶需要將壞塊管理、錯誤代碼校正（ECC）、邏輯-物理地址轉換和磨損均衡（一種在存儲器陣列內平均分布重寫次數(shù)的技術）等處理操作嵌入存儲系統(tǒng)中。

因此，我們推薦在同一個封裝內加入集成控制器芯片的NAND閃存解決方案。

由于在技術規(guī)格和ECC要求上的變化，幾乎每一代工藝的NAND閃存在操作方面都會隨之發(fā)生相應的變化，特別是對MLC NAND閃存而言。東芝專門針對每一代NAND閃存開發(fā)的集成控制器芯片能夠為這些必要操作提供解決方案。使用帶有集成控制器芯片的NAND閃存解決方案，可以更輕松地構建主機內存應用系統(tǒng)。

東芝提供 e-MMC 和 UFS，這是集成控制器于同一封裝的一系列大容量 NAND 閃存。

這些NAND解決方案提供了ECC和其它控制功能，這是東芝所優(yōu)化的應用于每一代NAND的技術。

eMMC 和UFS 降低了主機處理器的工作量，簡化了產品開發(fā)，縮短了上市時間，增加了存儲器產品的易用性。

存儲卡接口：e-MMC

e-MMC 是指一系列具有ECC、耗損均衡和壞塊管理等控制功能的NAND閃存（NAND）。e-MMC 也提供符合JEDEC／MMCA版本 4.5／5.0／5.1的高速存儲卡接口，從而消除了用戶對于直接控制NAND的需求。所以，e-MMC 可輕松用作嵌入式多媒體卡（MMC）存儲器。

UFS

東芝具有集成控制器的NAND閃存（NAND）能提供糾錯、耗損均衡、壞塊管理等功能。它們具有符合JEDEC/UFS版本2.1的接口，從而消除了用戶對NAND特定控制的要求。這簡化了閃存存儲在嵌入式應用中的集成。

說這么多有啥用啊，其實我就想這些開發(fā)板用戶手冊上說，開發(fā)板是 nand flash 平臺還是 inand 平臺

這種說法是不是不太恰當呢？首先開發(fā)板上用的根本不是 iNand 系列的芯片。

Flash：支持512MB nand flash/4GB inand 可選，標配 4GB inand；

這句話也是錯誤的吧，4GB 的是東芝的 THGBMBG5D1KBAIT 型號的 e-MMC 芯片，所以說 e-MMC 會不會好些。

直到我看了官網(wǎng)提供的核心板原理圖，才了解為什么它們說 iNand 了。

型號是 SDIN5C2 即 SanDisk 公司的 iNAND 支持 e-MMC 4 引導操作模式。

THGBMBG5D1KBAIT 和 SDIN5C2 封裝是一樣，是可替代的。

而上面所謂的 iNand 應該就是基于 SDIN5C2 來說的。

開發(fā)板手冊上的叫法沒有改回來，不過還是顯得不太嚴謹。

原理圖和相關芯片手冊，下載：相關資料

最后需要謹記，下面介紹的 iNand 是 Sandisk 公司符合 eMMC 協(xié)議的一種芯片系列名稱。

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我們先看看 iNand 

參看：iNAND Technical Overview

參看：S5PV210系列 （裸機十五）之 iNand

（1）iNand 介紹

iNand/eMMC/SDCard/MMCCard的關聯(lián)

(1)最早出現(xiàn)的是 MMC 卡，卡片式結構，按照 MMC 協(xié)議設計。（相較于NandFlash芯片來說，MMC卡 有 2 個優(yōu)勢：第一是卡片化，便于拆裝；第二是統(tǒng)一了協(xié)議接口，兼容性好。）

(2)后來出現(xiàn) SD卡，兼容 MMC 協(xié)議。SD卡 較 MMC 有一些改進，譬如寫保護、速率、容量等。

(3)SD卡 遵守 SD 協(xié)議，有多個版本。多個版本之間向前兼容。

(4)iNand/eMMC 在 SD 卡的基礎上發(fā)展起來，較 SD卡 的區(qū)別就是將 SD卡 芯片化了（解決卡的接觸不良問題，便于設備迷你化）。

(5)iNand 和 eMMC 的關聯(lián)：eMMC 是協(xié)議，iNand 是 Sandisk 公司符合 eMMC 協(xié)議的一種芯片系列名稱。

iNand/eMMC的結構框圖及其與NandFlash的區(qū)別

(1) iNand 內部也是由存儲系統(tǒng)和接口電路構成（和 Nand 結構特性類似，不同之處在于接口電路功能不同）。

(2) iNand 的接口電路挺復雜，功能很健全。譬如： 

第一，提供 eMMC 接口協(xié)議，和 SoC 的 eMMC 接口控制器通信對接。 

第二，提供塊的 ECC 校驗相關的邏輯，也就是說 iNand 本身自己完成存儲系統(tǒng)的 ECC 功能，SoC 使用 iNand 時自己不用寫代碼來進行 ECC 相關操作，大大簡化了 SoC 的編程難度。（ NandFlash 分 2 種：SLC 和 MLC，SLC 更穩(wěn)定，但是容量小價格高；MLC 容易出錯，但是容量大價格低） 

第三，iNand 芯片內部使用 MLC Nand 顆粒，所以性價比很高。 

第四，iNand 接口電路還提供了 cache 機制，所以 inand 的操作速度很快。

iNand / eMMC 的物理接口和 SD 卡物理接口的對比

(1) S5PV210 芯片本身支持 4 通道的 SD/MMC，在 X210 中實際是在 SD/MMC0通道接了 iNand 芯片，而 SD/MMC2 接了 SD 卡（ SD/MMC3 也接了 SD卡 ）。

(2)對比 inand 和 SD卡 接線，發(fā)現(xiàn)：這兩個接線幾乎是一樣的，唯一的區(qū)別就是SD卡 IO 線有 4 根，而 iNand 的 IO 線有 8 根。

(3)這個告訴我們，我們在實際操作 iNand芯片 時和操作 SD卡 時幾乎是一樣的（物理接線幾乎一樣，軟件操作協(xié)議幾乎一樣）。

結論：

iNand / eMMC 其實就是芯片化的 SD/MMC 卡，軟件操作和 SD 卡相同。 

分析 iNand 芯片的操作代碼時，其實就是以前的 SD卡 的操作代碼。一些細節(jié)的區(qū)別就是為了區(qū)分各種不同版本的 SD卡、iNand 的細節(jié)差異。

（2）SD卡/iNand操作

這部分可以參看：SD卡物理層規(guī)范簡化版  SD 卡部分這里只做了解，以后還會詳講的。

硬件接口：DATA、CLK、CMD

(1) iNand 的 IO 線有 8 根，支持 1、4、8 線并行傳輸模式；SD 卡 IO 線有 4 根，支持 1、4 線并行傳輸模式。

(2) CMD 線用來傳輸命令、CLK 線用來傳輸時鐘信號。

(3)接口有 CLK 線，工作時主機 SoC 通過 CLK 線傳輸時鐘信號給 SD卡/iNand 芯片，說明：SD/iNand 是同步的，SD/iNand 的工作速率是由主機給它的CLK頻率決定的。

命令響應的操作模式

(1) SD 協(xié)議事先定義了很多標準命令（CMD0、CMD1·····），每個命令都有它的作用和使用條件和對應的響應。SD 卡工作的時候就是一個一個的命令周期組合起來的，在一個命令周期中，主機先發(fā)送 CMD 給 SD 卡，然后 SD卡 解析這個命令并且執(zhí)行這個命令，然后 SD 卡根據(jù)結果回發(fā)給主機 SoC 一個響應。（有些命令是不需要響應的，這時 SD 卡不會給主機回發(fā)響應，主機也不用等待響應）。標準的命令+響應的周期中，主機發(fā)完一個命令后應該等待 SD卡 的響應而不是接著發(fā)下一條命令。

SD/iNand的體系結構圖

(1) SD 卡內部有一個接口控制器，這個控制器類似于一個單片機，這個單片機的程序功能就是通過 CMD 線接收外部主機 SoC 發(fā)給 SD卡 的命令碼，然后執(zhí)行這個命令并且回發(fā)響應給主機 SoC。這個單片機處理命令及回發(fā)響應遵循的就是SD 協(xié)議。這個單片機同時可以控制 SD卡 內部的存儲單元，可以讀寫存儲單元。

SD / iNand 的寄存器（重點是 RCA 寄存器）

(1)注意這里說的是 SD卡 內部的寄存器，而不是主機 SoC 的 SD 控制器的寄存器。（很多外置芯片內部都是有寄存器的，這些寄存器可以按照一定的規(guī)則訪問，訪問這些寄存器可以得知芯片的一些信息）。

(2) RCA（relative address，相對地址寄存器）。我們在訪問 SD卡 時，實際上 SD卡內部每個存儲單元的地址沒有絕對數(shù)字，都是使用相對地址。相對地址由 SD卡自己決定的，存放在 RCA 寄存器中。

SoC 的 SD/MMC/iNand 控制器簡介

(1)不同的 SoC 可能在 SD/MMC/iNand 等支持方面有差異，但是如果支持都是通過內部提供 SD 控制器來支持的。

(2)S5PV210 的 SD卡 控制器在 Section8.7 部分

（2）SD/iNand代碼實戰(zhàn)分析

// SD協(xié)議規(guī)定的命令碼   

#define CMD0    0

#define CMD1    1

#define CMD2    2   

#define CMD3    3   

#define CMD6    6

#define CMD7    7

#define CMD8    8

#define CMD9    9

#define CMD13   13

#define CMD16   16

#define CMD17   17

#define CMD18   18

#define CMD23   23  

#define CMD24   24

#define CMD25   25  

#define CMD32   32  

#define CMD33   33  

#define CMD38   38  

#define CMD41   41  

#define CMD51   51

#define CMD55   55  

// 卡類型

#define UNUSABLE        0

#define SD_V1           1   

#define SD_V2           2   

#define SD_HC           3

#define MMC             4

// 卡狀態(tài)

#define CARD_IDLE       0           // 空閑態(tài)

#define CARD_READY      1           // 準備好

#define CARD_IDENT      2

#define CARD_STBY       3

#define CARD_TRAN       4

#define CARD_DATA       5

#define CARD_RCV        6

#define CARD_PRG        7           // 卡編程狀態(tài)

#define CARD_DIS        8           // 斷開連接

// 卡回復類型    

#define CMD_RESP_NONE   0           // 無回復

#define CMD_RESP_R1     1

#define CMD_RESP_R2     2

#define CMD_RESP_R3     3

#define CMD_RESP_R4     4

#define CMD_RESP_R5     5

#define CMD_RESP_R6     6

#define CMD_RESP_R7     7

#define CMD_RESP_R1B    8

命令碼 CMD 和 ACMD

(1) SD卡 工作在命令 + 響應的模式下。

(2) SD協(xié)議 的命令分 2 種：CMDx 和 ACMDx。CMD 是單命令命令，就是單獨發(fā)一個 CMD 即可表示一個意思。ACMD 是一種擴展，就是發(fā) 2 個 CMD 加起來表示一個意思。可以認為 ACMDx = CMDy + CMDz（ y 一般是55）

卡類型識別 SD or MMC？

(1) MMC 協(xié)議、SD 協(xié)議、eMMC 協(xié)議本身是一脈相承的，所以造成了一定的兼容性，所以當我們 SoC 控制器工作時連接到 SoC 上的可能是一個 MMC 卡、也可能是 SD 卡、也可能是 iNand 芯片。主機 SoC 需要去識別這個卡到底是什么版本的卡

(2) SoC 如何區(qū)分卡種類？因為不同版本的卡內部協(xié)議不同的，所以對卡識別命令的響應也是不同的。SoC 通過發(fā)送一些命令、聽取響應就可以根據(jù)不同的響應判定卡的版本。

卡狀態(tài)

(1) SD卡 內部的接口控制器類似于一個單片機，這個單片機其實是一個狀態(tài)機。所以 SD卡 任何時候都屬于某一種狀態(tài)（空閑狀態(tài)、準備好狀態(tài)、讀寫狀態(tài)、出錯狀態(tài)····都是事先定義好的），在這種狀態(tài)下能夠接受的命令是一定的，接受到命令之后執(zhí)行一定的操作然后根據(jù)操作結果會跳轉為其他狀態(tài)。如果主機發(fā)過來的命令和當前狀態(tài)不符狀態(tài)機就不響應，如果收到命令和當前狀態(tài)相符就會執(zhí)行相應操作，執(zhí)行完之后根據(jù)結果跳轉為其他狀態(tài)。

卡回復類型

(1)一般來說，SD 卡的命令都屬于：命令 + 響應的模式。也有極少數(shù)的 SD 卡命令是不需要回復的。

(2)卡回復有 R1、R7、R1B 等 8 種類型，每種卡回復類型都有自己的解析規(guī)則。然后卡在特定狀態(tài)下響應特定命令時有可能回復哪種響應都是 SD 協(xié)議事先規(guī)定好的，詳細細節(jié)要查閱協(xié)議文檔。

linux內核風格的寄存器定義

(1)定義一個基地址，然后定義要訪問的寄存器和基地址之間的偏移量，在最終訪問寄存器時地址就等于基地址+偏移量。

(2)提供的代碼中宏定義是不完整的，很多宏定義只能從字面意思來理解對應，無法通過語法完全獲得

SD/iNand相關的GPIO初始化

#if (HSMMC_NUM == 0)

#define HSMMC_BASE  (0xEB000000)

#elif (HSMMC_NUM == 1)

#define HSMMC_BASE  (0xEB100000)

#elif (HSMMC_NUM == 2)

#define HSMMC_BASE  (0xEB200000)

#elif (HSMMC_NUM == 3)

#define HSMMC_BASE  (0xEB300000)

#else

#error "Configure HSMMC: HSMMC0 ~ HSMM3(0 ~ 3)"

#endif

SD/iNand的時鐘設置

(1)SD卡本身工作需要時鐘，但是自己又沒有時鐘發(fā)生單元，依靠主機SoC的控制器通過SD接口中的CLK線傳一個時鐘過來給SD卡內部使用。所以主機SD卡控制器先初始化好自己的時鐘，然后將自己的時鐘傳給SD卡。

(2)因為此時剛開始和SD卡通信，主機不清楚SD卡屬于哪個版本（高版本和低版本的SD卡的讀寫速率不同，高版本的可以工作在低版本的速率下，低版本的SD卡不能工作在高版本速率下），所以先給SD卡發(fā)400KHz的低速率時鐘，SD卡拿到這個時鐘后就能工作了。然后在后面和SD卡進行進一步通信時去識別SD卡的版本號，識別后再根據(jù)SD卡的版本進一步給它更合適的時鐘。

static void Hsmmc_ClockOn(uint8_t On)

{

    uint32_t Timeout;

    if (On) {

        __REGw(HSMMC_BASE+CLKCON_OFFSET) |= (1<<2); // sd時鐘使能

        Timeout = 1000; // Wait max 10 ms

        while (!(__REGw(HSMMC_BASE+CLKCON_OFFSET) & (1<<3))) {

            // 等待SD輸出時鐘穩(wěn)定

            if (Timeout == 0) {

                return;

            }

            Timeout--;

            Delay_us(10);

        }

    } else {

        __REGw(HSMMC_BASE+CLKCON_OFFSET) &= ~(1<<2); // sd時鐘禁止

    }

}

static void Hsmmc_SetClock(uint32_t Clock)

{

    uint32_t Temp;

    uint32_t Timeout;

    uint32_t i;

    Hsmmc_ClockOn(0); // 關閉時鐘   

    Temp = __REG(HSMMC_BASE+CONTROL2_OFFSET);

    // Set SCLK_MMC(48M) from SYSCON as a clock source  

    Temp = (Temp & (~(3<<4))) | (2<<4);

    Temp |= (1u<<31) | (1u<<30) | (1<<8);

    if (Clock <= 500000) {

        Temp &= ~((1<<14) | (1<<15));

        __REG(HSMMC_BASE+CONTROL3_OFFSET) = 0;

    } else {

        Temp |= ((1<<14) | (1<<15));

        __REG(HSMMC_BASE+CONTROL3_OFFSET) = (1u<<31) | (1<<23);

    }

    __REG(HSMMC_BASE+CONTROL2_OFFSET) = Temp;

    for (i=0; i<=8; i++) {

        if (Clock >= (48000000/(1<            break;

        }

    }

    Temp = ((1<    Temp |= (1<<0); // Internal Clock Enable

    __REGw(HSMMC_BASE+CLKCON_OFFSET) = Temp;

    Timeout = 1000; // Wait max 10 ms

    while (!(__REGw(HSMMC_BASE+CLKCON_OFFSET) & (1<<1))) {